Концептуальные принципы архитектуры многокомпонентного информационного обеспечения BIM-систем

DOI:

Обеспечение соответствия информационных систем (ИС) развитию предприятий, как известно, напрямую влияет на производительность функционирования предприятий [1-3]. Для обеспечения конкурентоспособности предприятия важны концептуальные модели и структуры данных ИС, а также время разработки для устойчивого управления жизненным циклом объектов. Возможность непосредственного создания корпоративных ИС на основе моделей рассматривалась как решение указанных проблем [4]. В статье [1] изложены основные принципы проверенной архитектуры ИС на основе моделей. Архитектурная основа — это разделение концептуальной области пользователей системы от технической реализации информационного обеспечения. Концептуальная область пользователей может быть представлена как модель информационной системы, включающая три слоя: концептуальная модель логики данных, модель интерфейса и модель сообщества пользователей. Техническая реализация — это платформа, позволяющая данным моделям функционировать согласованно с концептуальным пространством пользователей, связанным с естественным языком пользователей.

В настоящее время, с точки зрения многих авторов, разработка и применение технологии информационного моделирования зданий - Building information modeling (BIM) - начинается на поздних этапах проектных и строительных процедур, что не отвечает современным масштабам строительной отрасли [3-5]. Очевидно, что требуется совершенствование системной и технологической политики, нормативных актов, локализации отдельных ключевых информационных ресурсов и интегрированная информационных систем, используемых в строительстве. Это определяет современные концепции проектирования BIM и распространения данной технологии в отрасли.

Отметим, что BIM-технология информационного моделирования зданий была разработана для применения на этапе проектирования. Теперь же BIM рассматривается как инструмент, способный оказать существенное значение на всю строительную отрасль в целом [6,7]. Нужно отметить, что при этом не принижается значение слов «информационное моделирование зданий», а говорится об идее системного применения BIM во всех сферах деятельности, связанных со строительством и производством, а не только в проектировании. Для успешного внедрения BIM в крупных строительных компаниях со сложной структурой необходимы четкие цели на каждом уровне управления и структурный подход, затрагивающий как каждый из компонентов деятельности организации, так и каждый из компонентов информационного обеспечения BIM-систем.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Анализ показателей зрелости BIM-систем является одним из методов, используемым для того, чтобы предсказать, как компания будет двигаться к целям, заложенным в концепции с учетом установленного ряда плановых показателей. Эти показатели помогают оценить степень зрелости BIM. Степень зрелости BIM характеризует способность организации оперировать BIM-технологиями в масштабе всей компании и отдельных проектов. Существует несколько способов определения зрелости BIM, но главными показателями служат технологические и организационные изменения, которые определяют продвижение компании на пути внедрения BIM-системы.

Важным аспектом является архитектурная надежность многокомпонентного информационного обеспечения (МКИО) BIM-систем [8]. Надежное МКИО, используемое в BIM-системах для обработки информации и управления, можно создать с помощью тщательной разработки архитектуры и выявления ошибок в компонентах, которые больше всего оказывают влияние на надежность системы. Эти компоненты определяются как наиболее часто используемые или архитектурно связанные с множеством других компонентов, влияя, таким образом, на их надежность [9].

Хотя к настоящему моменту уже имеется большой теоретический и практический базис методов, связанный с моделированием программных архитектур, до сих пор многими специалистами-практиками в области информационных технологий, особенно в России, программная архитектура понимается исключительно на интуитивном уровне. Происходит упрощение и/или смешение, как данного понятия, так и той роли, которую оно играет при разработке программных средств. Создание МКИО-архитектуры BIM-систем в большинстве своем носит неформальный характер и часто подменяется использованием той или иной технологии.

Можно утверждать, что разработка МКИО-архитектуры BIM-систем будет обеспечивать на новом уровне достижение понимания программного продукта, коммуникации на высоком уровне проектирования, коммуникации между заинтересованными лицами.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В [10] научное определение BIM включает несколько важных аспектов описания. Отметим некоторые их них.

• •    BIM — это объект (строительство) в виде физических и функциональных характеристик в цифровом выражении.

• •    BIM — это совокупность общих информационных ресурсов (знаний), обеспечивающих эффективный обмен информацией об объекте, и создающих надежную основу для функционирования объекта строительства на протяжении всего жизненного цикла.

• •    BIM позволяет на разных этапах проекта в рамках всего жизненного цикла заинтересованным сторонам извлекать, обновлять и изменять информацию, поддерживая целостность этой информации и обеспечение совместной работы.

Внутреннюю функциональность BIM-систем будем понимать в узком и широком смысле. В первом случае она определяется как статическая информационная модель здания и может быть интерпретирована в рамках трех аспектов информационного моделирования:

• •    объект (здание) включает атрибуты отрасли BIM, то есть объектом обслуживания BIM является строительная отрасль, а не какие-либо другие отрасли;

• •    информация — это ядро BIM, причем BIM включает характеристики различных организаций на разных этапах проекта, которые предоставляют разнообразную информацию, связанную со строительством объектов;

• •    модель — это форма создания и хранения информации BIM, при этом информация о строительных объектах может быть выражена в различной форме.

Для широкого понимания важным является обобщенное определение, характеризующее BIM совокупность таких сервисов, как облачные вычисления, технологии данных и технологии визуализации на основе базы данных, интеграция и управление жизненным циклом строительного проекта. Данный аспект тесно связан как с геометрической информацией, так и негеометрической информацией, планированием проекта, проектированием, строительством, эксплуатацией и техническим обслуживанием, для чего BIM предоставляет информацию и сервисную поддержку.

Таким образом, информационное моделирование зданий — это трехмерная (многомерная) цифровая технология на основе интегрированного строительного проекта, включающая соответствующую информацию и модель инженерных данных, а также информацию, связанную с детализированным выражением проекта.

Технические характеристики BIM представлены в таблице 1 и включают визуализацию, координацию, моделирование, оптимизацию и характеристики полноты информации BIM.

Таблица 1. Описание технических характеристик BIM.

Table 1. Description of technical characteristics of BIM.

На современном этапе актуальной является интеграция BIM и географических информационных систем (ГИС) [11, 12]. Это, во-первых, способствует визуализации мониторинга процесса управления цепочкой поставок в строительстве, а также потока материалов и потоков ресурсов. Во-вторых, это важно для эффективной интеграции внутренней информации о строительстве и внешней информации (информации о внешнем окружении, например, структура и рельеф местности, соседние здания, трубопроводы, электрические сети и т.п.), что существенно отражается на процессе проектирования зданий. С архитектурной точки зрения в рамках МКИО-архитектуры BIM и, в частности, технологии облачных вычислений, интернет-технологии, интеграция и развитие ГИС являются новой тенденцией и в будущем позволит обеспечить комплексное развитие и применение BIM.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Системный анализ интегрированных BIM-технологий позволит обеспечить эффективное управление проектом (распределение работ). МКИО-архитектура BIM-систем предусматривает декомпозицию системы на относительно независимые (слабо связанные) подсистемы/компоненты, для каждой из которых явно определены обеспечиваемая ей функциональность и интерфейсы взаимодействия с другими подсистемами/компонентами. Декомпозиция системы на слабо связанные составляющие позволяет организовать параллельное выполнение работ по созданию различных подсистем/компонентов, делает возможным рассмотрение деятельности по их реализации как самостоятельные задания. При этом команды разработчиков взаимодействуют друг с другом в терминах интерфейсов, поддерживаемых основными компонентами. Это увеличивает вероятность правильного формирования организационной структуры (организационной архитектуры) проекта. Несмотря на то, что не только МКИО-архитектура BIM-систем определяет организационную структуру, последняя часто является отражением системной архитектуры.

Данный подход позволит выполнить анализ транзакционной надежности обработки информации в BIM-системах с целью повышения эффективности их функционирования. С этой целью необходимо реализовать методику обеспечения отказоустойчивости транзакционной обработки данных в BIM-системах, а также разработать алгоритмы управления параллельными транзакциями на основе многоверсионности данных в рамках транзакционной структуры программного обеспечения многопользовательских BIM-систем.